CN114454858B - 一种列车缓解控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车缓解控制系统及控制方法。该控制系统包括机车、车辆、监控仪和电空缓解控制装置。该控制方法中，监控仪把缓解指令发送给电空缓解控制装置，指令信息为缓解指令提取时间，电空缓解控制装置上预设一个延长时长，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，电空缓解控制装置将阀制动缸口与制动缸之间连通，使制动缸的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气。本发明的有益效果：通过监控仪和电空缓解控制装置组成同步缓解控制系统，保证所有车辆实现同步缓解，为充风预留充足的时间；先对制动缸进行缓慢排空，同时为其它车辆预留时间，然后对制动缸进行快速排空，实现同步缓解。

Description

一种列车缓解控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及长大列车技术领域，具体为一种列车缓解控制系统及控制方法。

背景技术

我国铁路货运列车主要依赖列车管压力变化控制车辆制动缓解。司机操纵司控器使列车管降压或升压，列车管压力变化从前向后传播，到达各车辆空气制动阀。列车管降压时制动阀使副风缸压缩空气充入制动缸，车辆制动；列车管升压时车辆制动缸压缩空气通过制动阀排向大气，车辆缓解。车辆缓解时，列车管中压缩空气充入车辆副风缸等风缸进行补充，为车辆下一次制动储备风源。

列车管压力变化在列车管中传递速度无法超过声速，因传递阻力等因素低于300米/秒，从列车头部传递到尾部会有时间差，列车越长，传递到后部延时越长。机车和车辆及车辆之间是有间隙的铰接结构车钩连接，车辆间制动缓解动作的不同步使车辆间产生拉或压的纵向力，纵向力过大会造成机车车辆结构和线路破坏，影响使用寿命，也会造成断钩、脱轨等事故，危及行车安全。

长大重载列车充风缓解时，由于列车管压缩空气向列车后部流动过程同时向各车辆充风分流，列车缓解波速比制动波速更低，越靠后车辆各风缸充满风时间越长。

不同线路有不同的速度限制，需要把列车运行速度控制在限速以下，长大重载列车在下坡道运行时，由于列车自然增速，列车会越来越快，需要列车实施制动进行减速。为提高线路通过性，列车要在保证安全前提下，尽量快速通过线路，所以当速度降低到一定数值后立即缓解，释放列车制动力，同时充风为第二次制动做准备。由于缓解过程缓解波速低，列车各车辆缓解时间差异大，车辆间拉伸压缩的纵向力大，且列车缓解后，线路坡度原因使列车自然增速很快接近最高限值，留给列车各车辆充风时间不足。

为解决以上问题，提高长大重载列车的缓解同步性和解决充风时间不足问题，提出一种无线缓解控制系统和控制方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种列车缓解控制系统及控制方法，解决了现有列车同步性不足、充风时间不够的问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种列车缓解控制系统，包括机车和车辆，机车或首节的车辆上设有监控仪，车辆上均设有电空缓解控制装置，电空缓解控制装置控制阀制动缸口与制动缸之间的通断，监控仪与电空缓解控制装置连接。

进一步的，所述的电空缓解控制装置包括控制模块，无线通讯模块与控制模块连接，电源模块与控制模块连接，控制模块与电磁阀驱动模块连接，电磁阀驱动模块与缓解电磁阀连接，缓解电磁阀控制阀制动缸口与制动缸之间的通断。

进一步的，所述的监控仪通过无线通讯模块与电空缓解控制装置无线通讯。

进一步的，所述的电源模块与车载发电机连接。

进一步的，所述的控制模块与压力传感器连接，压力传感器与列车管连接。

进一步的，所述的电空缓解控制装置包括缓解电磁阀，缓解电磁阀包括控制柱塞，控制柱塞位于阀体的控制腔内，阀体的转换腔内设有转换柱塞，加缓风缸与控制腔的连通端连通，控制腔的连通端与转换腔的一压差端连通，转换腔的另一压差端与转换柱塞之间设有弹性件，转换腔的连通端分别与制动缸、阀制动缸口连通，制动缸与阀制动缸口之间设有带限流堵的通道。

进一步的，所述的控制腔上与转换腔相近的一压差端与大气连通，该压差端与控制柱塞之间设有弹性件。

进一步的，所述的转换腔的另一压差端与大气连通。

一种列车缓解控制方法，包括机车和车辆，机车实施制动后缓解时，第一节车辆的电空缓解控制装置根据列车管的风压变化提取出缓解指令发送监控仪，监控仪把缓解指令发送给所有车辆的电空缓解控制装置，指令信息为缓解指令提取时间，电空缓解控制装置上预设一个延长时长，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，电空缓解控制装置将阀制动缸口与制动缸之间连通，使制动缸的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，车辆在同一时刻快速缓解掉制动力。

进一步的，所述的电空缓解控制装置接受缓解指令后，缓解电磁阀控制阀制动缸口与制动缸之间隔断，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀控制阀制动缸口与制动缸之间连通。

进一步的，所述的电空缓解控制装置接受缓解指令后，缓解电磁阀通电改变控制柱塞的位置，将加缓风缸与转换腔的一压差端连通，转换腔内的转换柱塞受压位置发生改变，将阀制动缸口与制动缸之间隔断，使制动阀即使进入缓解位，制动缸的压缩空气也只能通过有限流堵的通道缓慢排向大气，车辆制动力慢速下降，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀失电，将转换腔一压差端的压缩空气排入大气，转换柱塞受弹力复位，将阀制动缸口与制动缸之间连通。

本发明的实现的功能：

1.切断各车辆空气制动阀与制动缸的直接通路，安装电空缓解控制装置，在机车或首节车辆布置一台监控仪，监控仪根据编组信息把各车辆的电空缓解控制装置自动连通成一个列车独立自带的列车无线网络。

2.司机实施缓解时，列车首节车辆根据列车管风压变化提取出缓解指令发送监控仪，监控仪通过列车无线网络把指令发送给所有车辆，指令包含缓解动作的开关信息和缓解指令发出时间，同时电空缓解控制装置中预先设置有一个延时时长。

3.各车辆接受缓解指令后，缓解电磁阀上电，使制动缸的压缩空气通过有限流堵的通道缓慢排向大气，车辆制动力慢速下降。在缓解控制装置检测时间＝缓解指令提取时间+延时时长，缓解电磁阀失电，转换柱塞连通制动缸和通阀制动缸口，使制动缸的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，列车各车辆在同一时刻快速缓解掉制动力。

本发明的有益效果：

1.通过监控仪和电空缓解控制装置组成同步缓解控制系统，保证所有车辆实现同步缓解，同时为充风预留充足的时间。

2.将缓解分为两个步骤，先对制动缸进行缓慢排空，同时为其它车辆预留时间，然后对制动缸进行快速排空，实现同步缓解。

3.整体结构简单，只需要对原有制动系统进行局部改造，即可解决列车缓解同步性和充风时间不足的问题。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；并且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本发明原理示意图。

图2是本发明电空缓解控制装置控制原理图。

图3是本发明电空缓解控制装置结构示意图。

图中：1-机车，2-车辆，3-监控仪，4-电空缓解控制装置；401-无线通讯模块，402-控制模块，403-电源模块，404-车载发电机，405-电磁阀驱动模块，406-缓解电磁阀，407-加缓风缸，408-控制柱塞，409-转换柱塞，410-阀制动缸口，411-限流堵，412-制动缸，413-列车管，414-压力传感器，415-阀体。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

参考图1～图3所示，一种列车缓解控制系统，包括机车1、车辆2、监控仪3和电空缓解控制装置4。机车1或首节的车辆2上设有监控仪3，车辆2上均设有电空缓解控制装置4，监控仪3与电空缓解控制装置4连接，电空缓解控制装置4控制阀制动缸口410与制动缸412之间的通断。

监控仪3和电空缓解控制装置4都有无线组网和通讯功能，监控仪3可以把列车各电空缓解控制装置4连接在一个独立封闭的列车无线网络。司机实施制动后缓解时，列车根据列车管风压变化提取出缓解指令发送监控仪3，监控仪3通过列车无线网络把指令发送给所有车辆2。

电空缓解控制装置4包括无线通讯模块401、控制模块402、电源模块403、电磁阀驱动模块405、缓解电磁阀406。布置到车辆的监控仪3可通过电缆与电空缓解控制装置4连接，获得电源补充。控制模块402与压力传感器414连接，压力传感器414与列车管413连接，压力传感器414检测列车管413压力信号传递给控制模块。

无线通讯模块401与控制模块402连接，将缓解指令传递给控制模块进行处理。电源模块403与控制模块402连接，电源模块403为控制模块402供电，电源模块403与车载发电机404连接，能够利用车载发电机404为电源及时充电。

控制模块402与电磁阀驱动模块405连接，电磁阀驱动模块405与缓解电磁阀406连接，控制缓解电磁阀406工作状态。缓解电磁阀406控制阀制动缸口410与制动缸412之间的通断。

具体的，缓解电磁阀406包括阀体415，阀体415内设有控制腔和转换腔，控制腔内设有上下活动的控制柱塞408，转换腔内设有左右活动的转换柱塞409。

加缓风缸407与控制腔的左上侧连通端连通，控制腔的右下侧连通端与转换腔的左压差端连通。缓解电磁阀通电状态下，控制柱塞位于控制腔的中间位置，控制柱塞上的连通槽与两侧的连通端相对，实现加缓风缸向转换腔内通入压缩空气。

转换腔的右压差端与转换柱塞409之间设有弹性件，转换腔的右压差端与大气连通，转换腔的左下侧连通端与制动缸412连通，转换腔的右下侧连通端与阀制动缸口410连通。缓解前期，转换腔内的转换柱塞409左侧受压，转换柱塞克服弹簧的弹力，此时转换柱塞上的连通槽与两连通端并不相对，转换柱塞将制动缸412与阀制动缸口410之间隔断。

同时制动缸412与阀制动缸口410之间设有带限流堵411的通道，当制动缸412与阀制动缸口410之间隔断时，制动缸412的压缩空气仅能缓慢排放至大气。

控制腔上的下压差端与大气连通，下压差端与控制柱塞408之间设有弹性件。缓解电磁阀断电状态下，控制柱塞受弹簧的弹力上升，将加缓风缸与转换腔之间隔断，同时转换腔左压差端内的压缩空气排入大气。

转换柱塞左侧排空时，受右侧弹簧的作用力，转换柱塞上的连通槽与两个连通端相对，从而将制动缸412与阀制动缸口410之间连通，实现制动缸压缩空气的快速排出。

本实施例的工作过程：各车辆接受缓解指令后，缓解电磁阀上电，向转换柱塞左侧引入加缓风缸的压缩空气，推动转换柱塞向右压缩弹簧移动，转换柱塞遮断制动缸和通阀制动缸口的气路通道，使制动阀即使进入缓解位，制动缸的压缩空气也只能通过有限流堵的通道缓慢排向大气，车辆制动力慢速下降。

在缓解控制装置中预先设置有一个相同延时时长，当检测时间＝缓解指令提取时间+延时时长，电空缓解控制装置就会使缓解电磁阀失电，电磁阀把转换柱塞左侧压缩空气排向大气，使转换柱塞在右侧弹簧作用力下左移动，在转换柱塞上连通制动缸和通阀制动缸口，使制动缸的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，列车各车辆在同一时刻快速缓解掉制动力。

实施例2

参考图1～图3所示，一种列车缓解控制方法，包括机车1和车辆2，机车1实施制动后缓解时，根据列车管413的风压变化提取出缓解指令发送监控仪3，监控仪3把缓解指令发送给所有车辆2的电空缓解控制装置4，指令信息为缓解指令提取时间，电空缓解控制装置4上预设一个延长时长，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，电空缓解控制装置4将阀制动缸口410与制动缸412之间连通，使制动缸412的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，车辆2在同一时刻快速缓解掉制动力。

电空缓解控制装置4接受缓解指令后，缓解电磁阀406控制阀制动缸口410与制动缸412之间隔断，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀406控制阀制动缸口410与制动缸412之间连通。

电空缓解控制装置4接受缓解指令后，缓解电磁阀406通电改变控制柱塞408至中间位置，将加缓风缸407与转换腔的左压差端连通，转换腔内的转换柱塞409的左侧受压，转换柱塞409位置发生改变，将阀制动缸口410与制动缸412之间隔断，使制动阀即使进入缓解位，制动缸412的压缩空气也只能通过有限流堵411的通道缓慢排向大气，车辆制动力慢速下降。

当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀406失电，将转换腔左压差端的压缩空气排入大气，转换柱塞409受弹力复位，将阀制动缸口410与制动缸412之间连通，实现快速缓解。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种列车缓解控制系统，包括机车（1）和车辆（2），其特征在于：所述的机车（1）或首节的车辆（2）上设有监控仪（3），车辆（2）上均设有电空缓解控制装置（4），电空缓解控制装置（4）控制阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间的通断，监控仪（3）与电空缓解控制装置（4）连接；

所述的机车（1）实施制动后缓解时，第一节车辆的电空缓解控制装置根据列车管（413）的风压变化提取出缓解指令发送监控仪（3），监控仪（3）把缓解指令发送给所有车辆（2）的电空缓解控制装置（4），指令信息为缓解指令提取时间，电空缓解控制装置收到指令关断阀制动缸口与制动缸之间的通路，电空缓解控制装置（4）上预设一个延长时长，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，电空缓解控制装置（4）将阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间连通，使制动缸（412）的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，车辆（2）在同一时刻快速缓解掉制动力。

2.根据权利要求1所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的电空缓解控制装置（4）包括控制模块（402），无线通讯模块（401）与控制模块（402）连接，电源模块（403）与控制模块（402）连接，控制模块（402）与电磁阀驱动模块（405）连接，电磁阀驱动模块（405）与缓解电磁阀（406）连接，缓解电磁阀（406）控制阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间的通断。

3.根据权利要求2所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的监控仪（3）通过无线通讯模块（401）与电空缓解控制装置（4）无线通讯。

4.根据权利要求2或3所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的控制模块（402）与压力传感器（414）连接，压力传感器（414）与列车管（413）连接。

5.根据权利要求1或2所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的电空缓解控制装置（4）包括缓解电磁阀（406），缓解电磁阀（406）包括控制柱塞（408），控制柱塞（408）位于阀体（415）的控制腔内，阀体（415）的转换腔内设有转换柱塞（409），加缓风缸（407）与控制腔的连通端连通，控制腔的连通端与转换腔的一压差端连通，转换腔的另一压差端与转换柱塞（409）之间设有弹性件，转换腔的连通端分别与制动缸（412）、阀制动缸口（410）连通，制动缸（412）与阀制动缸口（410）之间设有带限流堵（411）的通道。

6.根据权利要求5所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的控制腔上与转换腔相近的一压差端与大气连通，该压差端与控制柱塞（408）之间设有弹性件。

7.根据权利要求5所述的列车缓解控制系统，其特征在于：所述的转换腔的另一压差端与大气连通。

8.一种列车缓解控制方法，包括机车（1）和车辆（2），其特征在于：所述的机车（1）实施制动后缓解时，第一节车辆的电空缓解控制装置根据列车管（413）的风压变化提取出缓解指令发送监控仪（3），监控仪（3）把缓解指令发送给所有车辆（2）的电空缓解控制装置（4），指令信息为缓解指令提取时间，电空缓解控制装置收到指令关断阀制动缸口与制动缸之间的通路，电空缓解控制装置（4）上预设一个延长时长，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，电空缓解控制装置（4）将阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间连通，使制动缸（412）的压缩空气可以通过制动阀快速排向大气，车辆（2）在同一时刻快速缓解掉制动力。

9.根据权利要求8所述的列车缓解控制方法，其特征在于：所述的电空缓解控制装置（4）接受缓解指令后，缓解电磁阀（406）控制阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间隔断，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀（406）控制阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间连通。

10.根据权利要求9所述的列车缓解控制方法，其特征在于：所述的电空缓解控制装置（4）接受缓解指令后，缓解电磁阀（406）通电改变控制柱塞（408）的位置，将加缓风缸（407）与转换腔的一压差端连通，转换腔内的转换柱塞（409）受压位置发生改变，将阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间隔断，使制动阀及时进入缓解位，制动缸（412）的压缩空气也只能通过有限流堵（411）的通道缓慢排向大气，车辆制动力慢速下降，当检测时间等于缓解指令提取时间和延长时长之和时，缓解电磁阀（406）失电，将转换腔一压差端的压缩空气排入大气，转换柱塞（409）受弹力复位，将阀制动缸口（410）与制动缸（412）之间连通。

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